摻氣減蝕機理的實驗研究

《摻氣減蝕機理的實驗研究》是依託四川大學，由劉善均擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：摻氣減蝕機理的實驗研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉善均
• 依託單位：四川大學

項目摘要

空蝕破壞是水利水電工程中最常見的破壞形式之一，摻氣減蝕現已成為一種常用的空蝕破壞防治技術。但是，迄今為止對摻氣減蝕內在機理的認識還非常模糊，甚至可以說基本停留在假說層面上，各種解釋歸納起來，至少不下十種，卻都缺乏切實可靠的證據。為了更好地解決摻氣減蝕問題，必須清楚地、直接地揭示摻氣為什麼能夠減蝕這一基本問題。本項目將採用超音波誘發空化、電火花誘發空化和文丘里水洞誘發空化的方式形成空化泡，通過氣閥摻氣和電解摻氣的方式加入適量的空氣泡，採用高速攝像技術，必要時輔以顯微鏡觀察和水聽器監測，直接捕捉空泡、氣泡和壁面三者之間的相互作用過程；同時，揭示氣泡群的形變效應和空泡群的聚焦效應；研究空泡含氣對空化空蝕的影響；最終準確地揭示出摻氣減蝕的內在機理。研究成果對於推動摻氣減蝕技術的進一步發展具有重要的價值。本項目已有初步的實驗研究基礎，初步完成的實驗裝置和取得的初步成果可確保研究目標的順利實現。

結題摘要

空蝕破壞是水利水電工程中最常見的破壞形式之一，摻氣減蝕是一種常用的空蝕破壞防治技術。但是，對於摻氣減蝕的機理長期認識不清。本項目通過細觀尺度的實驗研究，揭示出空氣泡減免空化泡潰滅對壁面破壞作用的機理在於：當空氣泡與空化泡相距較遠時，空氣泡可以阻擋空化泡的潰滅衝擊波；當空氣泡與空化泡相距較近時，空氣泡可以改變空化泡的潰滅方向；當空氣泡與空化泡相距很近時，二者會合併成為含氣性空化泡，其潰滅強度大為降低。這便是摻氣減蝕的真正機理。只有深入到細觀尺度，才能直接揭示出這些機理，它對於摻氣減蝕技術的發展和套用具有明顯的價值。此外，本項目所揭示的空化泡與空氣泡的相互作用規律、不同壁麵條件下近壁面空化泡的潰滅特性、雙空化泡之間相互作用規律、含氣性空化泡的潰滅特性以及空化泡群的相互作用和空氣泡群對空化泡潰滅的影響等也對摻氣減蝕研究具有重要的參考價值。 本項目已發表論文4篇（其中SCI收錄3篇），已投稿論文2篇。獲國家發明專利授權3項，已公開的國家發明專利2項。結合本項目培養博士研究生4人，另有在讀2人；培養碩士研究生3人，另有在讀1人。本項目成果也是2012年國家技術發明二等獎成果“高水頭大流量泄水建築物分級防沖防蝕成套技術”的內容之一。